工業(yè)機器人技術(shù)（第三版）

第1章 緒論 1

1.1 機器人的分類 1

1.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用和發(fā)展 4

1.2.1 工業(yè)機器人的應(yīng)用 4

1.2.2 工業(yè)機器人的發(fā)展 6

1.3 工業(yè)機器人的基本組成及技術(shù)參數(shù) 10

1.3.1 工業(yè)機器人的基本組成 10

1.3.2 工業(yè)機器人的技術(shù)參數(shù) 12

1.3.3 工業(yè)機器人的坐標 17

1.3.4 工業(yè)機器人的參考坐標系 19

1.3.5 工業(yè)機器人的運動副 20

1.3.6 工業(yè)機器人機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型 23

1.3.7 并聯(lián)機器人 24

習(xí)題 26

第2章 工業(yè)機器人機構(gòu) 27

2.1 機器人末端操作器 27

2.1.1 夾鉗式取料手 28

2.1.2 吸附式取料手 32

2.1.3 專用操作器及轉(zhuǎn)換器 37

2.1.4 仿生多指靈巧手 39

2.1.5 其他手 40

2.2 機器人手腕 44

2.2.1 手腕的分類 44

2.2.2 手腕的典型結(jié)構(gòu) 46

2.2.3 柔順手腕結(jié)構(gòu) 49

2.3 機器人手臂 50

2.4 機器人機座 56

2.4.1 固定式機座 56

2.4.2 行走式機座 57

2.5 工業(yè)機器人的驅(qū)動與傳動 63

2.5.1 直線驅(qū)動機構(gòu) 64

2.5.2 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu) 65

2.5.3 直線驅(qū)動和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的選用和制動 67

2.5.4 工業(yè)機器人的傳動 68

2.5.5 新型的驅(qū)動方式 70

2.5.6 驅(qū)動傳動方式的應(yīng)用 72

習(xí)題 74

第3章 工業(yè)機器人運動學(xué)和動力學(xué) 75

3.1 工業(yè)機器人的運動學(xué) 75

3.1.1 工業(yè)機器人位姿描述 75

3.1.2 齊次變換及運算 79

3.1.3 工業(yè)機器人的連桿參數(shù)和齊次變換矩陣 81

3.1.4 工業(yè)機器人的運動學(xué)方程 83

3.2 工業(yè)機器人的動力學(xué) 86

3.2.1 工業(yè)機器人速度分析 86

3.2.2 工業(yè)機器人靜力學(xué)分析 88

3.2.3 工業(yè)機器人動力學(xué)分析 91

3.3 并聯(lián)機器人的運動學(xué)及動力學(xué) 93

3.3.1 并聯(lián)機器人機構(gòu)位置分析 93

3.3.2 并聯(lián)機構(gòu)的性能分析 98

3.4 工業(yè)機器人的運動軌跡規(guī)劃 107

3.4.1 路徑和軌跡 107

3.4.2 軌跡規(guī)劃 107

3.4.3 關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃 108

習(xí)題 111

第4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 114

4.1 工業(yè)機器人的視覺 114

4.1.1 視覺系統(tǒng)的硬件組成 115

4.1.2 機器人視覺的應(yīng)用 116

4.2 工業(yè)機器人的觸覺 118

4.2.1 機器人的接觸覺 119

4.2.2 機器人的接近覺 121

4.2.3 機器人的壓覺 122

4.2.4 機器人的滑覺 123

4.2.5 機器人的力覺 125

4.3 工業(yè)機器人的位置及位移 127

4.3.1 電位器式位移傳感器 127

4.3.2 光電編碼器 128

4.3.3 角速度傳感器 130

4.3.4 機器人測距傳感器 131

4.4 焊接機器人傳感系統(tǒng) 136

4.4.1 電弧傳感系統(tǒng) 137

4.4.2 超聲傳感跟蹤系統(tǒng) 138

4.4.3 視覺傳感跟蹤系統(tǒng) 141

4.5 裝配機器人傳感系統(tǒng) 143

4.5.1 位姿傳感器 143

4.5.2 柔性腕力傳感器 146

4.5.3 工件識別傳感器 147

4.5.4 裝配機器人視覺傳感技術(shù) 148

4.5.5 多傳感器信息融合裝配機器人 150

習(xí)題151

第5章 工業(yè)機器人控制 152

5.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點 152

5.2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要功能 153

5.2.1 示教再現(xiàn)控制 153

5.2.2 工業(yè)機器人的運動控制 155

5.3 工業(yè)機器人的控制方式 155

5.3.1 點位控制方式(PTP) 155

5.3.2 連續(xù)軌跡控制方式(CP) 155

5.3.3 力(力矩)控制方式 156

5.3.4 智能控制方式 156

5.4 電動機的控制 156

5.4.1 電動機的控制 156

5.4.2 電動機速度的控制 159

5.4.3 電動機和機械的動態(tài)特性分析 163

5.4.4 正確控制動態(tài)特性 165

5.5 機械系統(tǒng)的控制 168

5.5.1 機器人手指位置的確定 168

5.5.2 設(shè)計方法 169

5.5.3 電動機 169

5.5.4 驅(qū)動器 171

5.5.5 檢測位置用的脈沖編碼器(PE)和檢測速度用的測速發(fā)電機(TG) 171

5.5.6 直流電動機的傳遞函數(shù)表示法 171

5.5.7 位置控制和速度控制 173

5.5.8 通過實驗識別傳遞函數(shù) 174

5.5.9 通過比例積分微分(PID)補償改善系統(tǒng)特征 175

5.5.10 通過IPD補償改善系統(tǒng)特性 176

5.5.11 電流控制 177

5.5.12 不產(chǎn)生速度模式的位置控制 178

5.5.13 力控制 179

5.6 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成 179

習(xí)題 181

第6章 工業(yè)機器人編程 182

6.1 編程方式介紹 182

6.2 機器人編程語言的基本要求和類別 183

6.3 編程語言的應(yīng)用 185

6.3.1 AL語言 185

6.3.2 VAL-Ⅱ語言 190

6.3.3 AML語言 190

6.3.4 AUTOPASS語言 191

6.4 工業(yè)機器人程序設(shè)計過程 192

習(xí)題 195

第7章 工業(yè)機器人系統(tǒng) 197

7.1 在生產(chǎn)中引入工業(yè)機器人系統(tǒng)的方法 197

7.1.1 可行性分析 197

7.1.2 機器人工作站和生產(chǎn)線的詳細設(shè)計 197

7.1.3 制造與試運行 198

7.1.4 交付使用 199

7.2 工程工業(yè)機器人和外圍設(shè)備 199

7.3 機械加工作業(yè)的機器人系統(tǒng) 201

7.4 裝配作業(yè)的機器人系統(tǒng) 204

7.5 焊接作業(yè)的機器人系統(tǒng) 210

7.6 FMS和工業(yè)機器人 214

7.7 自動導(dǎo)引車系統(tǒng) 215

習(xí)題 220

附錄A 三菱裝配機器人的應(yīng)用 221

A.1 Movemaster EX RV-M1裝配機器人系統(tǒng) 221

A.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成圖 221

A.1.2 標準件與選件 225

A.2 Movemaster EX RV-M1裝配機器人的機械結(jié)構(gòu) 226

A.3 Movemaster EX RV-M1裝配機器人的示教 228

A.3.1 示教盒按鍵說明 228

A.3.2 示教編程舉例 230

A.4 Movemaster EX RV-M1裝配機器人的編程 233

A.4.1 指令說明 233

A.4.2 編程舉例 237

附錄B COSIMIR Industrial軟件的概述和安裝 239

B.1 概述 239

B.2 安裝 239

B.2.1 系統(tǒng)最小需求 239

B.2.2 安裝 239

B.3 基本使用 242

B.3.1 創(chuàng)建一個新項目 242

B.3.2 設(shè)置通信端口 243

B.3.3 編寫程序 244

B.3.4 重新排列程序的行號 247

B.3.5 創(chuàng)建一個新的位置點 248

B.3.6 改變位置點 248

B.3.7 機器人位置點排序 250

B.3.8 通信 251

B.3.9 下載 252

B.3.10 上載 254

B.3.11 機器人的點動操作 256

B.3.12 機器人程序的運行 258

B.3.13 警報的解除 259

附錄C 英漢對照術(shù)語表 260

參考文獻 268 2100433B

本書主要內(nèi)容包括機器人的發(fā)展概況、工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)、工業(yè)機器人的運動學(xué)及動力學(xué)、

工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù)、 工業(yè)機器人的控制、工業(yè)機器人的編程、

工業(yè)機器人系統(tǒng)等。書中以三菱裝配機器人為例，系統(tǒng)地講述了工業(yè)機器人各大組成部分及其應(yīng)用。

本書是一本理論與實用技術(shù)兼顧的關(guān)于工業(yè)機器人技術(shù)的入門教材，取材新穎，并附有習(xí)題。

本書可作為應(yīng)用型大學(xué)機電一體化、機械等專業(yè)的本科教材，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。

★ 本書配有電子教案，需要者可登錄出版社網(wǎng)站，免費下載。

本標準規(guī)定了工業(yè)機器人用電纜的使用特性、技術(shù)要求、電纜標志、試驗方法和要求、檢驗規(guī)則以及拖鏈電纜的安裝布線規(guī)范。

序

前言

第1章工業(yè)機器人概述1

1.1機器人簡介1

1.2工業(yè)機器人的定義3

1.3工業(yè)機器人的發(fā)展3

1.3.1工業(yè)機器人在世界各國的發(fā)展4

1.3.2世界著名工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)7

1.3.3工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展趨勢9

1.4工業(yè)機器人的基本組成和技術(shù)指標11

1.4.1工業(yè)機器人的基本組成11

1.4.2工業(yè)機器人的技術(shù)指標12

1.5工業(yè)機器人的分類和應(yīng)用14

1.5.1工業(yè)機器人的分類14

1.5.2工業(yè)機器人的應(yīng)用16

本章小結(jié)21

思考與練習(xí)題21

第2章工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)22

2.1工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)22

2.1.1手部（末端執(zhí)行器）22

2.1.2手臂26

2.1.3基座26

2.1.4關(guān)節(jié)27

2.2工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng)28

2.2.1直接驅(qū)動和間接驅(qū)動28

2.2.2液壓驅(qū)動29

2.2.3氣壓驅(qū)動31

2.2.4電氣驅(qū)動33

2.2.5工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)的選用原則35

2.2.6工業(yè)機器人的傳動裝置35

2.3工業(yè)機器人的常用工具36

本章小結(jié)38

思考與練習(xí)題39

第3章工業(yè)機器人的傳感系統(tǒng)40

3.1工業(yè)機器人內(nèi)部傳感器40

3.1.1位移和位置傳感器40

3.1.2速度和加速度傳感器41

3.2工業(yè)機器人外部傳感器41

3.2.1觸覺傳感器42

3.2.2力覺傳感器43

3.2.3距離傳感器43

3.2.4激光雷達43

3.2.5機器人視覺裝置44

3.2.6傳感器融合45

3.3工業(yè)機器人傳感器應(yīng)用46

本章小結(jié)48

思考與練習(xí)題48

··工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用··第4章工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)49

4.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)概述49

4.1.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點49

4.1.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的功能50

4.1.3工業(yè)機器人的控制方式50

4.1.4工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成52

4.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)53

4.3工業(yè)機器人控制的示教再現(xiàn)54

4.4工業(yè)機器人的運動控制54

本章小結(jié)55

思考與練習(xí)題55

第5章ABB工業(yè)機器人的硬件和基本操作56

5.1ABB工業(yè)機器人的分類和型號56

5.1.1ABB工業(yè)機器人的分類56

5.1.2ABB工業(yè)機器人的部分型號產(chǎn)品57

5.2ABB工業(yè)機器人的硬件連接65

5.2.1ABB工業(yè)機器人本體65

5.2.2其他常見機構(gòu)67

5.2.3ABB工業(yè)機器人控制柜70

5.3ABB工業(yè)機器人的基本操作71

5.3.1示教器的使用71

5.3.2系統(tǒng)的備份和恢復(fù)設(shè)置75

5.3.3ABB工業(yè)機器人的手動操作85

本章小結(jié)100

思考與練習(xí)題100

第6章工業(yè)機器人的虛擬仿真102

6.1工業(yè)機器人虛擬仿真軟件102

6.2工業(yè)機器人仿真軟件RobotStudio的安裝103

6.2.1下載RobotStudio103

6.2.2安裝RobotStudio103

6.3構(gòu)建仿真工業(yè)機器人工作站107

6.3.1導(dǎo)入機器人107

6.3.2加載機器人的工具108

6.4工業(yè)機器人離線軌跡編程110

6.4.1創(chuàng)建機器人的離線軌跡曲線和運動路徑110

6.4.2機器人目標點調(diào)整及軸配置參數(shù)113

6.5RobotStudio的在線使用119

6.5.1與機器人進行連接并獲得權(quán)限119

6.5.2使用RobotStudio進行備份與恢復(fù)操作121

6.5.3使用RobotStudio在線編輯RAPID程序123

本章小結(jié)129

思考與練習(xí)題129

第7章工業(yè)機器人應(yīng)用1——搬運130

7.1認識搬運機器人130

7.1.1搬運機器人的分類130

7.1.2搬運機器人的功能132

7.1.3搬運機器人的結(jié)構(gòu)134

7.1.4搬運機器人的發(fā)展前景137

7.2典型的搬運機器人137

7.3搬運機器人的操作138

7.3.1相關(guān)程序知識138

7.3.2創(chuàng)建搬運工作站142

7.3.3機器人搬運生產(chǎn)線及輔助設(shè)備153

本章小結(jié)153

思考與練習(xí)題154

第8章工業(yè)機器人應(yīng)用2——碼垛155

8.1認識碼垛機器人155

8.1.1碼垛機器人的分類155

8.1.2碼垛機器人的功能157

8.1.3碼垛機器人的結(jié)構(gòu)158

8.1.4碼垛機器人的發(fā)展前景160

8.2典型的碼垛機器人161

8.3碼垛機器人的操作162

8.3.1相關(guān)程序知識162

8.3.2碼垛機器人規(guī)范操作過程165

8.3.3機器人碼垛生產(chǎn)線及輔助設(shè)備165

本章小結(jié)168

思考與練習(xí)題169

第9章工業(yè)機器人應(yīng)用3——焊接171

9.1認識焊接機器人171

9.1.1焊接機器人的分類171

9.1.2焊接機器人的功能173

9.1.3焊接機器人的結(jié)構(gòu)174

9.1.4焊接機器人的發(fā)展前景177

9.2典型的焊接機器人177

9.3焊接機器人的操作179

9.3.1相關(guān)程序知識179

9.3.2焊接機器人規(guī)范操作過程181

9.3.3機器人焊接生產(chǎn)線及輔助設(shè)備182

本章小結(jié)184

思考與練習(xí)題185

第10章工業(yè)機器人應(yīng)用4——裝配186

10.1認識裝配機器人186

10.1.1裝配機器人的分類186

10.1.2裝配機器人的功能188

10.1.3裝配機器人的結(jié)構(gòu)189

10.1.4裝配機器人的發(fā)展前景192

10.2典型的裝配機器人193

10.3裝配機器人的操作194

10.3.1裝配機器人的典型作業(yè)任務(wù)194

10.3.2機器人裝配生產(chǎn)線及輔助設(shè)備201

本章小結(jié)202

思考與練習(xí)題203

參考文獻2052100433B

機械工業(yè)出版社本書將工業(yè)機器人的硬件和控制、軟件編程和應(yīng)用進行有序整合，闡述了工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用。全書共10章，主要內(nèi)容包括：工業(yè)機器人概述、工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)、工業(yè)機器人的傳感系統(tǒng)、工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)、ABB工業(yè)機器人的硬件和基本操作、工業(yè)機器人的虛擬仿真，以及工業(yè)機器人的四大典型應(yīng)用（搬運、碼垛、焊接、裝配）。為了方便讀者學(xué)習(xí)和掌握要點，每章后均設(shè)有“本章小結(jié)”和“思考與練習(xí)題”。 本書面向工科院校機器人工程相關(guān)專業(yè)的師生，作為該專業(yè)領(lǐng)域的通識類本科和高職高專教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。